電気化学高速原子間力顕微鏡を用いたP型ATPaseの一分子反応解析

• 研究課題/領域番号: 22770148
• 研究種目: 若手研究(B)
• 配分区分: 補助金
• 研究分野: 生物物理学
• 研究機関: 筑波大学
• 研究代表者: 横川 雅俊 筑波大学, 数理物質系, 助教 (50447885)
• 研究期間 (年度): 2010 – 2011
• 研究課題ステータス: 完了 (2011年度)
• 配分額: 4,290千円 (直接経費: 3,300千円、間接経費: 990千円); 2011年度: 1,560千円 (直接経費: 1,200千円、間接経費: 360千円); 2010年度: 2,730千円 (直接経費: 2,100千円、間接経費: 630千円)
• キーワード: P 型ATPase / SERCA / Na+-Pump / 高速AFM / 一分子解析 / 高速原子間力顕微鏡 / P型ATPase / 筋小胞体カルシウムポンプ / ナトリウムポンプ / 一分子反応解析 / 電気生理

研究概要

イオンポンプは,生体膜を隔ててイオンを輸送する膜タンパク質の一種であり,ATPを加水分解して得られる化学エネルギーを用い,濃度勾配に逆らってイオンを能動輸送する。近年,形質膜中でカチオン輸送を行うP型ATPaseの中の一つである筋小胞体カルシウムポンプ(SERCA)の結晶構造解析が進み,ダイナミックな構造変化を伴うイオン輸送の実体が明らかにされつつある。
本研究では,そうしたP型ATPaseの反応動態を一分子レベル・リアルタイムスケールで解析し,その分子反応機構に迫ることを目的に,液中高速原子間力顕微鏡を利用した実験・観察系の構築を行った。これにより,ATP依存的に上下に構造変化をくり返すSERCA及び細胞膜ナトリウムポンプの様子をダイレクトに捉えることに成功した。

研究成果

• [雑誌論文] Protein-DNA interactions in high speed AFM : single molecule diffusion analysis of human RAD54 (2011)
  • 著者名/発表者名: Sanchez H, Suzuki Y, Yokokawa M, Takeyasu K, Wyman C
  • 雑誌名: Integr. Biol. 巻: 3(11) ページ: 1127-34
  • 査読あり
• [雑誌論文] Motion of the Ca^<2+>-pump captured (2011)
  • 著者名/発表者名: Yokokawa M, Takeyasu K
  • 雑誌名: FEBS J 巻: 278(17) 号: 17 ページ: 3025-31
  • DOI: 10.1111/j.1742-4658.2011.08222.x
  • 査読あり
• [雑誌論文] Motion of the Ca^<2+>-pump captured (2011)
  • 著者名/発表者名: Yokokawa M
  • 雑誌名: FEBS J 巻: 278 ページ: 3025-31
  • 査読あり
• [雑誌論文] Acid-sensing ion channel (ASIC)1a undergoes a height transition in response to acidification (2010)
  • 著者名/発表者名: Yokokawa M, Carnally SM, Henderson RM, Takeyasu K, Edwardson JM
  • 雑誌名: FEBS Lett 巻: 584(14) 号: 14 ページ: 3107-10
  • DOI: 10.1016/j.febslet.2010.05.050
  • 査読あり
• [雑誌論文] Acid-sensing ion channel (ASIC)1a undergoes a height transition in response to acidification (2010)
  • 著者名/発表者名: Yokokawa M
  • 雑誌名: FEBS Lett. 巻: 584 ページ: 3107-10
  • 査読あり
• [学会発表] Coulometric detection of an analyte in a liquid plug using a one-electrode system (2011)
  • 著者名/発表者名: Ikemoto K, Seki T, Kojima K, Sassa F, Yokokawa M, Suzuki H
  • 学会等名: 第28 回「センサ・マイクロマシンと応用システム」シンポジウム
  • 発表場所: タワーホール船堀(東京)
  • 年月日: 2011-09-26
• [学会発表] Dual Q-dot transport on microtubule array with polarity defined by nanotracks and microtubule motility control (2011)
  • 著者名/発表者名: Yokokawa M, Fujimoto F, Kitamura M, Yokokawa R, Kotera H
  • 学会等名: The24^<th> International Conference on Micro Electro Mechanical Systems, Jan
  • 発表場所: Cancun,Mexico
• [学会発表] Polarity orientation of individual microtubules by nanochannels (2010)
  • 著者名/発表者名: Yokokawa M, Kitamura M, Yokokawa R, Kotera H
  • 学会等名: 第27 回「センサ・マイクロマシンと応用システム」シンポジウム
  • 発表場所: くにびきメッセ(松江)
  • 年月日: 2010-10-14
• [学会発表] マイクロ-ナノ構造を用いた微小管の個別極性配向と並列ナノ操作技術の確立 (2010)
  • 著者名/発表者名: 横川雅俊,北邨益飛,横川隆司,小寺秀俊
  • 学会等名: 第21回化学とマイクロ・ナノシステム研究会
  • 発表場所: 東京大学
  • 年月日: 2010-06-10
• [図書] Electrochemical microdevices
  • 著者名/発表者名: Yokokawa M, Itoh D, Suzuki H
  • 出版者: Biochemical Sensors : Mimicking Olfactory and Gustatory Senses.(In press)
• [図書] Nanotechnology for highly sensitive detections
  • 著者名/発表者名: Yokokawa M, Itoh D, Suzuki H
  • 出版者: Applications of Nanomaterials in Sensors and Diagnostics. In press
• [図書] Biological Application of Fast-Scanning Atomic Force Microscopy
  • 著者名/発表者名: Suzuki Y, Yokokawa M, Yoshimura S, Takeyasu K
  • 出版者: Scanning Probe Microscopy in Nanoscience and Nanotechnology